Опубликованные результаты исследований эффективности декарбонизации воды термическими деаэраторами позволяют установить ориентировочные значения степени термического разложения гидрокарбонатов в различных режимах их работы. Однако эти значения не позволяют прогнозировать показатели работы деаэраторов с требуемой для практических целей точностью. Для деаэраторов с паровым барботажом в баке, в частности, экспериментальные значения кинетических характеристик процесса термического разложения гидрокарбонатов характеризуются существенным разбросом. В связи с этим необходимо уточнение этих характеристик для обеспечения требуемой точности математической модели. Авторский метод обработки результатов испытаний деаэраторов основан на применении специализированного прикладного программного пакета для расчета течений жидкости. В качестве исходного материала используются результаты экспериментальных исследований процессов деаэрации воды. Предложен метод обработки результатов испытаний деаэраторов, позволяющий вычислять значения константы скорости реакции термического разложения гидрокарбонатов с учетом характеристик гидродинамической обстановки в деаэраторном баке. Показана возможность эффективного использования предложенного метода обработки результатов испытаний деаэраторов для аппаратов с паровым барботажом в баке. Выявлено, что степень влияния гидродинамической обстановки на кинетику процесса термического разложения гидрокарбонатов зависит от удельного расхода пара на барботаж. Предложенный метод обработки результатов испытаний деаэраторов эффективно использован для аппаратов с паровым барботажом в баке. При получении новых экспериментальных данных предложенный подход позволит вычислять уточненные значения константы скорости процесса термического разложения гидрокарбонатов в деаэраторах атмосферного давления с паровым барботажом в баке, что обеспечит повышение точности прогнозирования показателей эффективности удаления из воды в деаэраторах соединений угольной кислоты.
Вестник Ивановского государственного энергетического университета
2015. — Выпуск 3
Содержание:
Исследования воздухозаборного тракта газовой турбины ГТЭ-110 в контексте его влияния на ресурс и надежность двигателя ранее не проводились. В связи с неоднократными случаями повреждений двигателей в процессе эксплуатации данные исследования являются актуальными. В качестве основной базы для исследований использованы данные по параметрам работы оборудования и переходным процессам на определенных режимах эксплуатации ГТЭ-110 энергоблоков №1 и №2 Ивановских ПГУ и энергоблока ПГУ №7 Рязанской ГРЭС. Проведен анализ условий работы воздухозаборного тракта ГТЭ-110. Выявлено, что площадь проходного сечения занижена, а величина гидравлического сопротивления тракта больше нормативного значения. Полученные результаты указывают на элементы воздухозаборного тракта ГТЭ-110, которые необходимо усовершенствовать для повышения надёжности и ресурса двигателя. Особенности исполнения воздухозаборного тракта могут приводить к отклонению условий работы компрессора от допустимых норм и, как следствие, к работе турбины в неблагоприятных условиях. В связи с этим целесообразно проведение дополнительных исследований, направленных на совершенствование воздухозаборного тракта ГТЭ-110.
Ключевые слова
В распределительных кабельных сетях напряжением 6-10 кВ систем промышленного и городского электроснабжения, работающих с резонансным заземлением нейтрали через дугогасящий реактор, для защиты и селективной сигнализации однофазных замыканий на землю наиболее широкое применение получили максимальные токовые защиты, основанные на использовании высших гармоник токов нулевой последовательности. Многолетний опыт эксплуатации показал, что устройства защиты данного типа обладают низкой селективностью при внешних замыканиях на землю и не всегда достаточной чувствительностью при повреждениях на защищаемой линии. Одной из основных причин низкой эффективности функционирования максимальных токовых защит на основе высших гармоник являются нестабильность спектра гармоник в токе замыкания на землю компенсированных кабельных сетей 6-10 кВ и обусловленное ей несовершенство методики выбора параметров срабатывания и оценки чувствительности защиты. В связи с этим актуальной задачей является разработка такой методики. Обоснование методики выбора параметров срабатывания максимальных токовых защит, основанных на использовании высших гармоник, произведено на основе оценок предельных максимального и минимального уровней гармоник в токе замыкания на землю компенсированных кабельных сетей 6-10 кВ. Данные оценки получены аналитическим путем и с использованием моделирования на ЭВМ в программе Simulink, а также расчетных и экспериментальных данных, опубликованных в различных источниках. Разработана методика выбора параметров срабатывания и оценки чувствительности максимальных токовых защит, реагирующих на общий уровень высших гармоник в токе нулевой последовательности защищаемого присоединения, на основе оценок предельных максимального и минимального уровней гармоник в токе замыкания на землю компенсированных кабельных сетей 6-10 кВ. Уточнены требования к чувствительности устройств защиты данного типа по первичному току высших гармоник. Даны оценка и рекомендации по области применения устройств защит, основанных на данном принципе, на различных объектах компенсированных кабельных сетей 6-10 кВ. Предложенная методика позволяет повысить селективность при внешних замыканиях на землю и более точно оценить чувствительность при внутренних повреждениях. Показано, что область применения максимальных токовых защит на основе высших гармоник ограничена присоединениями, собственный емкостный ток которых не превышает 5 % от суммарного емкостного тока сети. На объектах кабельных сетей 6-10 кВ, для присоединений которых данное условие не выполняется, должны применяться направленные защиты, основанные на контроле фазных соотношений высших гармоник тока и напряжения нулевой последовательности.
Ключевые слова
В настоящий момент ни на одном из объектов газовой промышленности не внедрена система мониторинга качества электрической энергии. Использованы результаты измерения показателей качества электрической энергии на компрессорных станциях магистрального газопровода, а также статистические данные повреждаемости и нарушений в системах электроснабжения компрессорных станций. Проведен анализ нарушений электроснабжения в рамках газотранспортного дочернего Общества ООО «Газпром трансгаз Сургут». Произведена вероятностная оценка нарушения показателей качества электрической энергии. Дано обоснование необходимости создания системы мониторинга качества электрической энергии на компрессорных станциях магистрального газопровода. Мониторинг фактических показателей качества электроэнергии обеспечит своевременное выявление и системный анализ происходящих изменений в целях прогнозирования перспективных рисков и выполнения организационных мероприятий, а также технических решений, направленных на предупреждение возможного ущерба.
Ключевые слова
Шумы и вибрации транспортных тяговых электрических двигателей должны укладываться в строгие экологические нормы. Существующие методики позволяют определять виброшумовые характеристики двигателей при синусоидальном питающем напряжении. В то же время в современных транспортных силовых установках все чаще используются системы частотного управления тяговыми электродвигателями с несинусоидальным питающим напряжением от преобразователей частоты. Наличие высших временных гармоник напряжения может вызывать дополнительный спектр вибровозмущающих сил в электродвигателе, что повлияет на электромагнитный шум. Создание энергоэффективных тяговых асинхронных машин с частотным управлением для гибридного привода транспортных средств требует корректного определения их виброшумовых характеристик. В связи с этим необходимы разработка методики расчета электромагнитных шумов электродвигателей при несинусоидальности питающего напряжения и оценка влияния степени несинусоидальности напряжения на шум. Методика оценки влияния несинусоидальности питающего напряжения на виброшумовые характеристики асинхронных электродвигателей включает разложение формы кривой напряжения на временные гармоники, алгоритм расчета электромагнитных шумов от каждой временной гармоники напряжения для наиболее выраженных пространственных гармоник электромагнитных полей, а также определение интегральных показателей электромагнитного шума от совокупного действия всего спектра временных и пространственных гармоник. Разработана методика расчета интегральных показателей электромагнитного шума асинхронных двигателей при несинусоидальности питающего напряжения, которая учитывает форму несинусоидальности, в том числе, в виде широтно-импульсной модуляции, зубчатость сердечников статора и ротора, электромагнитное состояние двигателя, спектр временных и пространственных гармоник электромагнитных сил. Дана оценка виброшумовых характеристик тягового асинхронного двигателя 120 кВт при синусоидальной форме питающего напряжения и при питании от преобразователя частоты с широтно-импульсной модуляцией напряжения. Установлено, что несинусоидальность питающего напряжения вызывает появление спектра временных гармоник напряжения, дополнительного спектра вибровозмущающих сил в электродвигателе, что изменяет его электромагнитный шум. Разработанная методика позволяет проводить расчет интегральных показателей электромагнитного шума асинхронных двигателей при несинусоидальности питающего напряжения. Электромагнитный шум тягового асинхронного двигателя 120 кВт при форме питающего напряжения в виде широтно-импульсной модуляции может возрастать до 6 дБ, по сравнению с синусоидальным питающим напряжением.
Ключевые слова
Одним из наиболее важных расчетов трансформатора, требующих высокой точности, является расчет магнитного поля. Поэтому современное проектирование немыслимо без CAE-систем. Особенность конструкции трансформатора ставит под сомнение возможность сведения полевой задачи к двухмерной постановке. Однако расчет трехмерных физических полей требует значительного расчетного времени. В связи с этим необходима разработка моделей для электромагнитного расчета силовых трансформаторов, позволяющих достигать точности, соизмеримой с точностью 3D-моделей, но обладающих в то же время повышенным быстродействием, что позволило бы использовать их при оптимизации трансформатора и расчете его работы в динамических режимах. Для расчета магнитного поля использован численный метод конечных элементов, а также аналитические методы расчета индуктивности рассеяния обмоток трансформатора, в частности методы на основе полных эллиптических интегралов Лежандра 1-го и 2-го рода. Проведен анализ нескольких математических моделей, которые могут быть использованы для электромагнитного расчета силового трансформатора. Отмечены недостатки трехмерных полевых моделей, ограничивающих сферу применения современных CAE-систем в САПР трансформаторов. Проведен сравнительный анализ результатов расчета индуктивности рассеяния на разных моделях. Разработан метод, позволяющий осуществлять электромагнитный расчет трансформатора без потери точности на двухмерных моделях магнитного поля. Результаты проведенного анализа моделей, используемых для электромагнитного расчета силового трансформатора, позволяют оптимизировать структуру САПР путем отказа от трудоемкого моделирования магнитного поля на 3D-моделях. Предложенный метод расчета, основанный на использовании осесимметричнной модели магнитного поля, позволяет существенно ускорить расчеты без существенной потери точности, по сравнению с трехмерными моделями.
Ключевые слова
В настоящее время все большее распространение получают методы диагностирования асинхронных двигателей, связанные со спектральным анализом гармонических сигналов. Важным диагностическим параметром асинхронного электродвигателя, определяемым при помощи гармонического анализа его магнитного поля либо фазного тока, является величина скольжения, сильное отклонение которой может служить признаком различных неисправностей. Носителями информации о частоте вращения ротора машины, необходимой для расчета скольжения, могут быть ряд гармоник, в частности гармоники 1-го порядка, вызванные эксцентриситетом ротора. Однако в настоящее время не существует критериев для оценки достоверности определения скольжения с применением данных гармоник. В связи с этим актуальным является получение этих критериев и проверка их работоспособности на действующих электродвигателях. С использованием метода спектрального анализа исследованы спектральные функции сигналов с датчиков внешнего магнитного поля, установленных на корпусах асинхронных двигателей, и проведен анализ правильности определения скольжения по гармоникам эксцентриситета ротора 1-го порядка и частоте сети. Определены численные критерии оценки достоверности расчета скольжения асинхронных электродвигателей и проверена правильность их работы на исследуемых асинхронных электродвигателях. Разработанные критерии могут быть использованы для оценки достоверности результатов измерения скольжения по гармоникам эксцентриситета ротора 1-го порядка, существующим как во внешнем магнитном поле, так и в фазном токе двигателя.
Ключевые слова
Регуляторы переменного напряжения, применяемые в настоящее время в промышленных электротермических установках, должны удовлетворять требованиям электромагнитной совместимости, а также обладать высокими точностными характеристиками. Регуляторы на основе дискретно регулируемых трансформаторов обладают хорошими показателями по электромагнитной совместимости, но для повышения точностных характеристик требуется применять дополнительные меры компенсации погрешностей, вызванных производственными погрешностями обмоток трансформатора. В связи с этим необходимо определить функцию коррекции кода управления. В основу анализа положена математическая модель эквивалентного коэффициента трансформации при изменении фазы переключения силового ключа. Корректирующая функция преобразования кодов получена на основании критерия минимума квадратичного отклонения регулировочной характеристики от эталона. Получено расчетное соотношение для корректирующего кода, обеспечивающего линеаризацию регулировочной характеристики регулятора переменного напряжения. Использование полученных результатов способствует разработке новых классов прецизионных регуляторов переменного напряжения с высокими энергетическими показателями и низким уровнем искажений.
Ключевые слова
Сушка листовых строительных материалов является наиболее энергоемким процессом в их производстве. Использование результатов достоверного математического моделирования этого процесса может позволить выбирать рациональные режимы сушки, соответствующие минимальному энергопотребелению и высокому качеству готовых изделий. Однако построение достоверных моделей на основе линейного описания тепломассопереноса невозможно, так как теплофизические свойства материала существенно меняются в процессе сушки. В связи с этим необходима разработка нелинейных моделей, учитывающих эти изменения, и последующее включение таких моделей в общее описание процессов в сушильном оборудовании. Используется метод математического моделирования, основанный на теории цепей Маркова, которому соответствуют ячеечное представление описываемого процесса. Особенностью подхода является введение зависимости параметров переноса (коэффициентов теплопроводности и влагопроводности) от текущего тепловлажностного состояния материала панели, а также теплоты, переносимой с диффундирующей влагой. Предлагается один из возможных подходов к моделированию нелинейного тепловлагопереноса. Построена нелинейная ячеечная модель эволюции теплового и влажностного состояния листового строительного материала в процессе сушки, позволяющая проводить численные эксперименты по выбору рациональной организации процесса. Учет нелинейных явлений в процессе тепловлагопереноса позволяет более адекватно описывать процесс сушки и подбирать его рациональные параметры.
Ключевые слова
Введение Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования предполагает компетентностный подход в обучении студентов. Вместе с этим современные технологии автоматизированного обучения позволяют осуществлять непрерывный мониторинг познавательной деятельности студентов. Выполнение требований стандарта при автоматизированном обучении определяет необходимость разработки и создания методик автоматического контроля и оценки сформированных у студентов знаний, умений и навыков в соответствии с требуемыми профессиональными компетенциями. Предметом рассмотрения являются методы оценки и контроля в автоматизированной системе дистанционного обучения в составе программно-методического комплекса по дисциплине «Автоматическое регулирование в электроэнергетических системах» для подготовки бакалавров по направлению «Электроэнергетика и электротехника». Выявлены возможности учета требований Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, предложены обобщенные методики формирования интегральных оценок знаний, умений, навыков и общей оценки по каждой отдельной компетенции, а также форма их визуального представления. Показаны возможности использования компетентностного подхода в автоматизированном процессе формирования знаний, умений и навыков. Предложены методики оценки и контроля знаний, умений и навыков в рамках профессиональных компетенций непосредственно в процессе автоматизированного обучения. Предложенные методики не требуют сложных процедур и дополнительных затрат каких-либо ресурсов и позволяют осуществлять относительно простое сопоставление результатов обучения как по субъектам, так и по поставленным целям.
Ключевые слова
В настоящее время при оценке уровня энергетической безопасности активно используется индикативный подход. Предлагаются различные группы индикаторов и их критических значений. Вместе с тем данный подход имеет ряд принципиальных недостатков, которые ограничивают эффективность индикативного подхода. В частности, можно выделить следующие: значения индикаторов являются статичными величинами и не позволяют судить о динамике изменений энергетической безопасности; не учитываются циклические колебания экономики, отрасли и отдельной компании; используется ограниченная информация, существенно снижающая точность итогового значения. В связи с этим необходимо определение показателей, которые могут быть использованы при оценке уровня энергетической безопасности на этапе построения системы управления энергетической безопасностью. В качестве информационной базы использованы данные исследования энергетической безопасности на основе индикативного подхода, а также данные годовых отчетов генерирующих компаний РФ и НП «Совет рынка». Проведение исследований основано на системном подходе, методах сравнительного анализа и прогнозирования. Разработаны методические основы оценки энергетической безопасности на начальном этапе построения системы управления энергетической безопасностью. Предложен метод индикативного подхода для использования на начальном этапе построения системы оценки энергетической безопасности. Результаты анализа различных методов индикативного подхода при оценке уровня энергетической безопасности позволили выявить ряд принципиальных недостатков подобного рода исследований. Предложенный метод индикативного подхода для использования на начальном этапе построения системы оценки энергетической безопасности в качестве индикаторов использует следующие показатели: соотношение темпов изменения инвестиций в электроэнергетику и темпов изменения инвестиций в промышленность; соотношение темпов изменения инвестиций в электроэнергетику и темпов роста благосостояния населения; соотношение коэффициентов обновления и выбытия основных фондов.
Ключевые слова
Вопросы энергосбережения и повышения энергетической эффективности в рамках действующего законодательства решаются с применением программно-целевого подхода, используя в качестве инструмента целевые программы. В условиях отсутствия единой методологии оценки общей результативности программ энергосбережения на основе анализа достигнутых целевых показателей весьма актуальной стала задача разработки подобной методологии. Исследования проведены с применением метода построения интегрального критерия, используемого для относительной оценки качества исполнения региональных программ энергосбережения с использованием энтропийного метода нахождения весовых коэффициентов. Анализ оценок среднеквадратичных отклонений значений индексов достижения заданных целевых показателей проведен по всей совокупности исследуемых региональных программ по энергосбережению и повышению энергетической эффективности за 2010-2014 годы. На основе анализа существующих методик расчета целевых показателей в области энергосбережения и системы отчетности регионов по исполнению программ энергосбережения разработана методика формирования интегрального показателя с использованием весовых коэффициентов без применения экспертного метода их формирования. Предложен алгоритм расчета системы интегральных показателей эффективности реализации программ энергосбережения. Сформирован рейтинг регионов по эффективности реализации программ энергосбережения с использованием разработанной методики. Разработанная методика расчета интегрального показателя эффективности реализации региональных программ энергосбережения с использованием энтропийного метода нахождения весовых коэффициентов повышает достоверность полученных результатов по сравнению с экспертным методом. Сформированная методика является универсальной, может применяться как для расчета эффективности реализации целевых программ по всем целевым показателям, так и по их отдельным группам. Методика применима не только к программам в области энергосбережения, но и ко всем целевым программам, содержащим целевые показатели как систему оценки эффективности их реализации.